Fiche technique de la série de LED couleur XI3030P - 3.0x3.0x0.7mm - 1.4-3.7V - 150mA - Vert/Ambre/Orange/Rouge/Bleu Royal/Rouge Profond/Rouge Lointain - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La série XI3030P est une gamme de boîtiers LED de puissance moyenne à montage en surface, conçue pour un large éventail d'applications d'éclairage. Caractérisée par un facteur de forme compact de 3,0 mm x 3,0 mm, cette série offre une combinaison d'efficacité élevée et de performances fiables. La philosophie de conception principale vise à fournir une source lumineuse polyvalente, adaptée à l'intégration dans divers luminaires et systèmes où la constance de la couleur et l'efficacité énergétique sont primordiales.

Les avantages principaux de la série XI3030P incluent son large angle de vision, qui assure une distribution lumineuse uniforme, et sa conformité aux principales normes environnementales et de sécurité telles que RoHS, REACH et les exigences sans halogène (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Le boîtier est sans plomb (Pb-free), s'alignant sur les pratiques de fabrication modernes axées sur la durabilité. Les marchés cibles de ce produit sont variés, englobant l'éclairage décoratif et scénique, où des couleurs vives et constantes sont nécessaires, les systèmes d'éclairage horticole qui peuvent utiliser des sorties spectrales spécifiques (comme le rouge profond ou le rouge lointain), et les applications d'éclairage général nécessitant des solutions LED de puissance moyenne fiables.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites opérationnelles au-delà desquelles des dommages permanents à la LED peuvent survenir. Le courant direct continu maximal (I_F) est spécifié à 200 mA. La résistance thermique entre la jonction et le point de soudure (R_th) est de 15 °C/W, un paramètre critique pour la conception de la gestion thermique. La température de jonction maximale admissible (T_J) est de 125°C pour la variante Bleu Royal et de 115°C pour toutes les autres couleurs (Rouge Lointain, Rouge Profond, Vert, Ambre, Orange, Rouge). Cette distinction est importante pour la conception thermique, en particulier dans les environnements à haute puissance ou haute température. La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, et le stockage peut être de -40°C à +100°C. Le composant peut supporter une température de soudure maximale de 260°C pendant un temps limité lors du refusion, avec un maximum de deux cycles de refusion autorisés, ce qui est standard pour les composants CMS.

2.2 Caractéristiques photométriques et électriques

La série propose sept options de couleur distinctes, chacune avec des propriétés photométriques et électriques spécifiques mesurées à un courant de test standard de 150 mA et une température de plot thermique de 25°C.

• Vert (515-530 nm) :Offre un flux lumineux de 33 à 55 lumens avec une tension directe de 2,8 à 3,7 V.
• Ambre (580-595 nm) :Fournit 17 à 27 lumens avec une tension directe de 1,7 à 2,8 V.
• Orange (605-620 nm) :Délivre 24 à 45 lumens avec une tension directe de 1,5 à 2,8 V.
• Rouge (615-630 nm) :Produit 16 à 27 lumens avec une tension directe de 1,5 à 2,8 V.
• Bleu Royal (450-460 nm) :Spécifié en flux radiant (puissance optique), allant de 190 à 280 mW, avec une tension directe de 2,5 à 3,1 V.
• Rouge Profond (645-675 nm) :Flux radiant de 100 à 160 mW, tension directe de 2,1 à 2,7 V.
• Rouge Lointain (715-745 nm) :Flux radiant de 70 à 110 mW, tension directe de 1,4 à 2,5 V.

Il est crucial de noter que la tolérance de mesure pour le flux lumineux/radiant est de ±10 %, et la tolérance de longueur d'onde dominante/pic est de ±1 nm. La tension directe dépend fortement du matériau semi-conducteur et de la largeur de bande interdite, d'où la variation entre les couleurs.

3. Explication du système de classement (binning)

Pour assurer la constance des couleurs et l'appariement des performances électriques en production, la série XI3030P utilise un système de classement complet sur trois paramètres clés.

3.1 Classement du flux lumineux et radiant

Les classes de flux lumineux (pour les couleurs visibles) utilisent des codes alphanumériques comme L5, M3, N4, etc., chaque classe couvrant une plage spécifique de lumens (ex. : L5 : 14-15 lm, R1 : 50-55 lm). Les classes de flux radiant (pour Bleu Royal, Rouge Profond, Rouge Lointain) utilisent des codes comme R4, S1, T6, etc., couvrant des plages spécifiques de milliwatts (ex. : R4 : 65-70 mW, T6 : 260-280 mW). Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une sortie optique très groupée pour un éclairage uniforme.

3.2 Classement par longueur d'onde

La longueur d'onde dominante (pour les couleurs perçues par l'œil humain) et la longueur d'onde de pic (pour les sources monochromatiques) sont classées par pas de 5 nm ou 10 nm. Par exemple, le Vert est classé en G51 (515-520 nm), G52 (520-525 nm), G53 (525-530 nm). Le Rouge Profond a des classes plus fines de D51 (640-645 nm) à D57 (670-675 nm). Ce classement précis est essentiel pour les applications nécessitant des propriétés chromatiques ou spectrales spécifiques, comme l'éclairage horticole ou les systèmes de mélange de couleurs.

3.3 Classement par tension directe

La tension directe (V_F) est classée par incréments de 0,1 V, codée avec des nombres à quatre chiffres représentant la tension min et max (ex. : classe 1415 = 1,4 V à 1,5 V, classe 3637 = 3,6 V à 3,7 V). L'appariement des classes V_Fdans une chaîne connectée en série est crucial pour assurer une distribution de courant uniforme et éviter la surcharge des LED individuelles.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Distribution spectrale relative

Le graphique fourni montre la distribution de puissance spectrale normalisée pour les sept couleurs à 25°C. Les observations clés incluent les pics étroits et bien définis pour les LED monochromatiques (Bleu Royal, Rouge Profond, Rouge Lointain). Les LED de couleur visible (Vert, Ambre, Orange, Rouge) montrent des courbes spectrales plus larges, typiques de l'émission par conversion de phosphore ou d'émission semi-conductrice directe dans ces bandes. La courbe du Rouge Lointain s'étend significativement dans la région du proche infrarouge, biologiquement active pour les plantes.

4.2 Tension directe en fonction du courant direct (Courbe I-V)

Le tracé de la courbe I-V illustre la relation entre le courant direct et la tension pour chaque couleur à 25°C. Toutes les courbes présentent la caractéristique exponentielle classique d'une diode. La tension de seuil varie considérablement selon la couleur, le Rouge Lointain ayant la plus basse (débutant vers ~1,4 V) et le Vert/Bleu Royal ayant la plus haute (débutant vers ~2,5 V). Au courant de fonctionnement nominal de 150 mA, l'étalement de tension correspond aux tables de classement. Cette courbe est vitale pour la conception du pilote, car elle détermine la tension d'alimentation requise pour une configuration de chaîne et un courant de fonctionnement donnés.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

Le boîtier XI3030P a une empreinte d'environ 3,0 mm x 3,0 mm avec une hauteur typique de 0,7 mm. La fiche technique fournit des dessins cotés séparés pour trois groupes, indiquant de légères variations de conception interne : un pour le Bleu Royal, un pour le Vert, et un pour le groupe Rouge Lointain/Rouge Profond/Ambre/Orange/Rouge. Les notes mécaniques critiques incluent : toutes les cotes sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,2 mm sauf indication contraire. Le plot thermique central est conçu pour une dissipation thermique efficace. Un avertissement crucial est fourni : le dispositif ne doit pas être manipulé par la lentille, car une contrainte mécanique peut provoquer une défaillance. La polarité de la connexion du plot thermique diffère entre les groupes ; pour le Bleu Royal et le Vert, il est électriquement commun avec la Cathode, tandis que pour le groupe Rouge Lointain/Rouge Profond/Ambre/Orange/Rouge, il est commun avec l'Anode. Ceci doit être soigneusement pris en compte lors de la conception du PCB pour éviter les courts-circuits.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

La LED est adaptée aux procédés de soudage par refusion. La température de soudage maximale ne doit pas dépasser 260°C, comme défini dans les Valeurs Maximales Absolues. Le composant peut supporter un maximum de deux cycles de refusion, ce qui est typique pour la plupart des LED CMS. Il est impératif de suivre le profil de refusion recommandé pour le soudage sans plomb. Les précautions incluent de s'assurer que la conception des plots PCB correspond à l'empreinte recommandée pour faciliter un soudage et une dissipation thermique corrects. L'avertissement contre la manipulation de la lentille s'applique à la fois pendant l'assemblage et la manipulation ultérieure. Le stockage doit se faire dans la plage de température spécifiée de -40°C à +100°C, de préférence dans un environnement sec et contrôlé pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui pourrait entraîner un \"effet pop-corn\" pendant la refusion.

7. Recommandations d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Éclairage décoratif et scénique :La large gamme de couleurs et le classement constant rendent cette série idéale pour l'éclairage d'accent architectural, l'éclairage scénique et l'éclairage d'ambiance où la qualité de la couleur et la fiabilité sont essentielles.
• Éclairage horticole :La disponibilité des longueurs d'onde Rouge Profond (645-675 nm) et Rouge Lointain (715-745 nm) est particulièrement significative pour l'horticulture. Ces longueurs d'onde sont fortement absorbées par les photorécepteurs des plantes (phytochromes) et sont cruciales pour influencer la photomorphogenèse, la floraison et le développement des fruits. Les LED Vert, Bleu Royal et Rouge peuvent être utilisées pour créer des recettes spectrales sur mesure pour les différents stades de croissance des plantes.
• Éclairage général :Les LED Vert, Ambre, Orange et Rouge peuvent être utilisées en combinaison avec une pompe bleue et un phosphore ou dans des systèmes RVB/RVBW pour créer un éclairage blanc réglable ou des couleurs saturées pour les espaces résidentiels, commerciaux ou industriels.

7.2 Considérations de conception

Gestion thermique :Avec une résistance thermique (R_th) de 15 °C/W, un dissipateur thermique efficace est essentiel, en particulier lors d'un fonctionnement à ou près du courant maximal de 200 mA. La température de jonction doit être maintenue en dessous du maximum spécifié (115°C ou 125°C) pour garantir une fiabilité à long terme et maintenir le flux lumineux. Le plot thermique central doit être correctement soudé à un plot PCB thermiquement conducteur connecté à un chemin de dissipation thermique.

Conception électrique :Les pilotes doivent être de type à courant constant, réglés de manière appropriée pour la luminosité souhaitée et dans la plage de 0 à 200 mA. Lors de la connexion de plusieurs LED en série, il est fortement recommandé de sélectionner des dispositifs de la même classe de tension directe (V_F) ou de classes adjacentes pour assurer une distribution de courant uniforme. La polarité différente du plot thermique entre les groupes de LED doit être prise en compte dans la conception du PCB pour éviter de créer des courts-circuits accidentels avec le plan du dissipateur thermique.

Conception optique :Le large angle de vision fournit une émission diffuse. Pour les applications nécessitant des faisceaux dirigés, des optiques secondaires (lentilles ou réflecteurs) seront nécessaires. La variation de l'intensité lumineuse entre les classes doit être prise en compte pour les applications exigeant une luminance uniforme.

8. Comparaison et différenciation technique

Le XI3030P se positionne comme une LED de puissance moyenne polyvalente. Comparée aux LED haute puissance (>1 W), elle offre généralement une meilleure efficacité à des courants d'attaque plus faibles et simplifie la gestion thermique en raison d'une dissipation thermique totale par dispositif plus faible. Comparée aux LED basse puissance ou miniatures, elle fournit une sortie lumineuse significativement plus élevée, la rendant adaptée à l'éclairage principal plutôt qu'à de simples fonctions de témoin. Ses principaux points de différenciation au sein du segment de puissance moyenne sont son portefeuille de couleurs complet (incluant notamment le rouge lointain et le rouge profond pertinents pour l'agriculture), sa conformité explicite sans halogène, et son système de classement multi-paramètres détaillé qui donne aux concepteurs d'éclairage un contrôle fin de la constance des couleurs et de l'appariement électrique. Les dessins mécaniques séparés pour les différents groupes de couleurs indiquent également un conditionnement interne optimisé pour des matériaux semi-conducteurs spécifiques, conduisant potentiellement à de meilleures performances et fiabilité pour chaque couleur.

9. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)

Q : Quelle est la différence entre le flux lumineux et le flux radiant indiqués dans la fiche technique ?

R : Le flux lumineux (mesuré en lumens) quantifie la puissance lumineuse perçue, ajustée pour la sensibilité de l'œil humain. Il est utilisé pour le Vert, l'Ambre, l'Orange et le Rouge. Le flux radiant (mesuré en milliwatts) quantifie la puissance optique totale émise, indépendamment de la visibilité. Il est utilisé pour le Bleu Royal, le Rouge Profond et le Rouge Lointain, car l'œil humain a une très faible sensibilité à ces longueurs d'onde.

Q : Pourquoi y a-t-il des températures de jonction maximales différentes pour différentes couleurs ?

R : La température de jonction maximale est déterminée par les matériaux et les procédés utilisés pour fabriquer la puce LED. Différents composés semi-conducteurs (par ex. InGaN pour bleu/vert, AlInGaP pour rouge/ambre) ont des limites de stabilité thermique différentes, d'où la T_Jspécifiée de 125°C pour le Bleu Royal (InGaN) et de 115°C pour les autres (probablement à base d'AlInGaP).

Q : Comment interpréter le code de commande pour une LED spécifique ?

R : Le code de commande (ex. : XI3030P/G3C-D1530P3R128371Z15/2N) encapsule la série de produit (XI3030P), la couleur (G pour Vert), la classe de flux, la classe de longueur d'onde et les informations de classe de tension. Les concepteurs spécifient généralement les classes requises, et le code de commande complet est généré en conséquence pour l'approvisionnement.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une source de tension constante ?

R : Ce n'est pas recommandé. Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Leur tension directe a un coefficient de température négatif et varie d'une unité à l'autre. Une source de tension constante pourrait entraîner un emballement thermique et une défaillance catastrophique. Utilisez toujours un pilote à courant constant ou un circuit qui régule activement le courant.

10. Études de cas d'application pratique

Étude de cas 1 : Luminaire horticole modulaire

Un fabricant conçoit un éclairage de croissance linéaire pour l'agriculture verticale. Il utilise un ratio 2:1:1 de LED Rouge Profond (XI3030P/D3C), Bleu Royal (XI3030P/B3C) et Rouge Lointain (XI3030P/F3C) sur un PCB à âme d'aluminium. En sélectionnant des LED dans des classes de longueur d'onde serrées (ex. : D54 pour 655-660 nm Rouge Profond), ils assurent une sortie spectrale précise optimisée pour la phase de floraison des légumes-feuilles. Le courant d'attaque de 150 mA permet un fonctionnement efficace avec des pilotes LED de puissance moyenne standard, et la faible résistance thermique permet un refroidissement passif via le boîtier du luminaire, répondant à l'exigence de classe IP65 pour les environnements humides.

Étude de cas 2 : Luminaire linéaire architectural RVBW

Pour un système d'éclairage en doucine nécessitant une lumière blanche réglable de 2700K à 6500K, un concepteur utilise des LED Rouge (XI3030P/R3C), Vert (XI3030P/G3C) et Bleu Royal (XI3030P/B3C) aux côtés d'une LED blanche standard sur un seul PCB. En sélectionnant méticuleusement les classes V_F(ex. : 2728 pour le Rouge, 3031 pour le Vert, 3031 pour le Bleu), ils créent quatre chaînes parallèles (R, V, B, B) qui peuvent être pilotées par un seul pilote multi-canaux à courant constant avec des exigences de tension directe similaires par canal, simplifiant la conception de l'alimentation et améliorant l'efficacité globale du système.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons de la région de type n se recombinent avec les trous de la région de type p dans la couche active. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé dans la région active. Pour la série XI3030P : les LED Bleu Royal et Vert sont généralement basées sur des matériaux Nitrure de Gallium-Indium (InGaN). Les LED Ambre, Orange, Rouge, Rouge Profond et Rouge Lointain sont généralement basées sur des matériaux Phosphure d'Aluminium-Indium-Gallium (AlInGaP). Les caractéristiques \"vue de dessus\" et \"large angle de vision\" sont obtenues grâce à la conception du boîtier, qui inclut une lentille moulée qui façonne la sortie lumineuse de la minuscule puce semi-conductrice.

12. Tendances technologiques et contexte

Le XI3030P représente un segment mature et optimisé du marché des LED : le boîtier de puissance moyenne. Les tendances actuelles dans ce segment se concentrent sur plusieurs domaines clés :Efficacité accrue (lm/W) :Les améliorations continues de l'efficacité quantique interne, de l'extraction de la lumière et de la technologie des phosphores continuent d'augmenter le flux lumineux pour la même entrée électrique.Amélioration de la qualité et de la constance des couleurs :Un classement plus serré, comme on le voit dans cette fiche technique, et le développement de nouveaux systèmes de phosphores permettent un meilleur rendu des couleurs et une lumière plus constante d'un luminaire à l'autre.Spectres spécialisés :Il y a une demande croissante pour des LED avec des spectres adaptés à des applications non visuelles, comme les offres horticoles (Rouge Profond, Rouge Lointain) de cette série, ainsi que pour l'éclairage centré sur l'humain qui imite les cycles de lumière naturelle.Intégration et miniaturisation :Bien que l'empreinte 3030 soit standard, il existe une tendance parallèle vers l'intégration de plusieurs puces (par ex. RVB, ou blanc + couleur) dans un seul boîtier pour un assemblage plus simple.Fiabilité et durée de vie :Les améliorations des matériaux de conditionnement et de la gestion thermique continuent d'étendre la durée de vie opérationnelle et la fiabilité des LED, consolidant leur position en tant que technologie d'éclairage dominante. Le XI3030P, avec sa conformité environnementale et ses spécifications robustes, est bien aligné avec ces tendances sectorielles vers des performances plus élevées, la spécialisation et la fiabilité.